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Novela, Aproximação Biològica Inspirada às Baterias De capacidade elevada

Professor Daniel Morse, Departamento da Biologia Molecular, Celular, e Desenvolvente, Universidade Da California, Santa Barbara
Autor Correspondente: d_morse@lifesci.ucsb.edu

Os materiais Novos são necessários transformar radical as eficiências do aproveitamento, da transdução, do armazenamento e da entrega da energia, contudo a síntese de compostos avançados e de semicondutores multi-metálicos com os nanostructures aperfeiçoados para estas funções permanece controlada deficientemente compreendido e mesmo menos bom.

Os cientistas do UCSB têm desenvolvido agora um método novo, biològica inspirado revolucionário para a síntese dos semicondutores que acreditam podem endereçar esta necessidade. Descobrindo o segredo do mecanismo subjacente por que os organismos vivos podem fazer nanostructures do vidro na baixa temperatura (para formar os esqueletos de determinadas esponjas), desenvolveram um método novo revolucionário para a síntese catalítica de uma vasta gama de semicondutores e de metais nanostructured que se operasse na baixa temperatura, e a custo relativamente baixo.

Ao Contrário dos métodos convencionais da síntese do semicondutor que se operam na alta temperatura e se exigem cadeias de fabricação caras, este método novo, biològica inspirado produz metais e semicondutores nanostructured cinètica controlando seu crescimento com o uso dos catalizadores - apenas porque os cientistas descobriram que a natureza faz.

Usando este método de baixa temperatura novo, desenvolveram os nanoparticles consistindo compostos novos do estanho dispersados uniformemente durante todo a matriz complacente e condutora de micropartícula da grafite. O resultado1 é um ânodo de capacidade elevada para baterias de íon de lítio com capacidade elétrica mais alta de 30% (em uma peso-base; capacidade mais alta de 50% em uma base do volume) do que o ânodo comercial actualmente usado da grafite apenas, e com estabilidade sólido.

Em contraste com os esforços dos fabricantes que tentaram fazer compostos similares mecanicamente mmoendo o estanho e a grafite junto, a equipe do UCSB cresce os nanoparticles do estanho catalìtica, dentro dos poros da grafite, assim conseguindo um mais união do íntimo dos dois materiais, ao reter a cristalinidade alta valiosa da grafite (um material frágil, destruído rapidamente mmoendo).

baterias do Lítio-Íon - referidas às vezes como baterias do Li-Íon, é um tipo de bateria recarregável em que os íons do lítio se movem do eléctrodo negativo (cátodo) para o eléctrodo positivo (ânodo) durante a descarga, e do cátodo ao ânodo quando cobrado. as baterias do Lítio-Íon forem comuns em produtos electrónicos de consumo portáteis devido a suas relações altas do energia-à-peso, a falta do efeito de memória, à perda lenta de carga quando não no uso, e ao tempo curto.

“A vantagem grande deste composto novo,” de acordo com o Professor Daniel Morse do líder da equipa, e o Dr. Hong-Li Zhang, revelador deste ânodo, “de sua capacidade elétrica mais alta, é sua estabilidade excelente durante os ciclos múltiplos da bateria que cobram e que descarregam-se.

Os “Metais tais como o estanho têm sido por muito tempo sabem para ter uma capacidade electroquímica significativamente mais alta do que a grafite e os outros formulários do carbono usados em baterias comerciais hoje, mas sofrem a expansão e a contracção enormes com cada ciclo da entrada e da saída de íons do lítio no metal com cada ciclo de cobrar e do descarregar, rapidamente de fazer com que o metal desintegre e perca a conectividade elétrica, e assim rapidamente de perder a potência.

Ao contrário, no composto novo feito pela equipe do UCSB, os nanoparticles do estanho fornecem sua capacidade elétrica mais alta, quando a grafite condutora e resiliente, porosa fornecer uma matriz complacente capaz de proteger e acomodar as mudanças de grande volume em que acompanhe a liga e a de-liga reversíveis de Li e fora dos nanoparticles do estanho. Assim, este composto novo exibe uma estabilidade e uma manutenção notáveis da capacidade alta através dos ciclos múltiplos de cobrar e do descarregar, sem a perda significativa na capacidade considerada tipicamente em outros eléctrodos compostos.

Cátodos - os outros eléctrodos essenciais nas baterias - através deste método capacidade mais altamente elétrica feita da exibição 70% do que os níveis comerciais actuais, também com cyclability superior. A equipe no UCSB igualmente está desenvolvendo um material novo da segurança que corte rapidamente a bateria no caso procurar um caminho mais curto, assim impedindo os incêndios e as explosões que continuam a flagelar fabricantes da bateria de íon de lítio, causando avisos maciços dos dez de milhões de baterias no passado recente.

A equipe do UCSB original, método da síntese cinètica controlada é a chave. Os processos Convencionais usados pela indústria hoje simplesmente não podem fazer materiais com as propriedades descritas acima.


Referência

1. Zhang, H. - L. e D.E. Morse. 2009. catálise da Vapor-Difusão e materiais carbothermal in situ do ânodo de Sn@C do elevado desempenho dos rendimentos da redução para baterias de íon de lítio. J. Mater. Chem. (na imprensa).

Copyright AZoNano.com, Professor Daniel Morse (Universidade de Calfornia, de Santa Barbara)

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